Génétique

1.  Introduction 

La lignée germinale est continue

Génétique, génétique humaine, génétique médicale, « génétique » somatique

Impact des maladies génétiques sur la santé humaine

Relations entre gènes, environnement et phénotypes

Historique de quelques fondamentaux de la génétique

• Découvertes de Mendel : le concept de gène
• Les lois de Mendel
• La théorie chromosomique de l’hérédité
• Les gènes sont liés aux chromosomes
• La méiose
• La liaison génétique et le crossing-over
• La cartographie des chromosomes
• L’origine de la variabilité génétique, les mutations
• Les acides nucléiques transmettent l’information génétique

• La découverte inattendue d’Avery : l’ADN peut porter des spécificités génétiques
• La double hélice
• L’information génétique contenue dans l’ADN est comprise dans la séquence des 4 nucléotides
• Le dogme central
• L’hypothèse de l’adaptateur de Crick
• La découverte des ARNt
• La découverte des ARNm
• L’établissement du code génétique

2. Structure des acides nucléiques

La double hélice d’ADN

Topologie de l’ADN

Structure et fonctions de l’ARN (avec quelques slides sur les virus à ARN et leur cycle)

3. Organisation des génomes

Taille, organisation

Séquences répétées

Éléments transposables de mammifères (LINE, SINE, LTR, ERV)

Transposition des LINE

4. Structure des chromosomes

Centromères

Origines de réplication

Télomères

Réplication des extrémités des chromosomes linéaires

Télomérase

Structure de la chromatine

Le nucléosome

Structures chromatiniennes d’ordre supérieur

Régulation de la structure de la chromatine

Les modifications des histones

5. Réplication de l’ADN

Initiation, activation des origines de réplication

Hélicases, topoisomérases, primase, ADN polymérases,

6. Les mutations

Les différents types de mutation

Origine des mutations

VII. Dommages et réparation de l’ADN

• Nature des dommages de l’ADN
• modifications chimiques des bases (bases altérées, bases manquantes)
• Désaminations
• Oxydation des bases
• hydrolyse (perte de base)
• alkylations
• dimères de pyrimidines
• mésappariements de bases (mismatches)
• « pontages » intrabrins et interbrins
• pontages entre ADN et protéines
• cassures monocaténaire et bicaténaires du squelette ribose-phosphate
• Causes des dommages de l’ADN
  • dommages spontanés 
  • dommages induits par des « agents » mutagènes (chimiques, radiations UV et ionisantes)
    • Radiations ionisantes
    • mutagènes chimiques
    • le test de Ames détecte le potentiel mutagène d’une substance             
• Mécanismes de réparation et synthèse d’ADN « trans-lésion » (TLS)
• Réparation d’une base endommagée
• Réversion directe du dommage (Reversal of DNA damage)
• Réparation par excision de base (Base Excision Repair, BER)
• Réparation des lésions volumineuses
• Réparation par excision de nucléotides (nucleotide excision repair, NER)
• Réparation des mésappariements (mismatch repair, MMR)
• Réparation des lésions inter-brins (Interstrand cross-link repair, ICL) 
• Réparation des cassures double-brin :
  • Ligature non homologue des extrémités (non homologous end joining, NHEJ)
  • Recombinaison homologue , conversion génique
• Conséquences cliniques des défauts de réparation de l’ADN

7. Cytogénétique et notions d’épigénétique

• Observation et description des chromosomes (banding )
• Anomalies chromosomiques
• définition
• Les différentes catégories d’anomalies
• Anomalies numériques et de structure
• Nomenclature de cytogénétique
• Anomalies balancées et non balancées
• Anomalies nouvelles et héritées
• Causes des aneuploïdies
• Conséquences cliniques des anomalies
• Aneuploïdies autosomiques
• Causes du syndrome de Down
• Détermination du sexe
• Anomalies des chromosomes sexuels
• Inactivation du chromosome X
• Méthylation de l’ADN et notions d’épigénétique
• Anomalies des chromosomes sexuels
• Anomalies chromosomiques d’origine parentale
  • L’empreinte parentale
  • Diploïdie et disomies uniparentales
  • Causes des syndromes de Prader-Willy et d’Angelman

8. Expression du génome : la transcription

• Le complexe d’initiation, les facteurs de transcription
• Élongation
• Terminaison et polyadénylation
• Épissage des introns

9. Les gènes dans les pédigrées et les populations

• Profils des pédigrées mendéliens
• Complications par rapport aux pédigrées mendéliens
• Génétique des caractères multifactoriels: le théorie polygénique du seuil
• Les facteurs qui affectent les fréquences des allèles
• utilisation de l’équilibre de Hardy-Weinberg en conseil génétique
• nouvelles mutations, sélection, dérive génétique

10. Cartographie et identification des gènes qui contrôlent des traits monogéniques

• Clonage positionnel
• Clonage fonctionnel
• Etudes d’association à l’échelle du génome
• Séquençage du génome et de l’exome
• Confirmation du gène candidat.

11. variabilité génétique chez l’homme et ses conséquences

• Types de variations entre génomes d’individus (SNP, nombre de séquences répétées, variations  à grande échelle)
• variants d’ADN pathogènes  (mutations faux-sens, non-sens, décalage de phase, mutations dynamiques)
• pathologie moléculaire : comprendre les effets des variants pathogènes
• perte de fonction vs gain de fonction
• hétérogénéité allélique dans les pertes de fonction
• haploinsuffisance
• effet dominant négatif
• les gains de fonction affectent souvent des circuits régulateurs
• l’homogénéité allélique n’est pas toujours liée à un gain de fonction

12. Éléments biologie moléculaire (méthodes) :

• clonage cellulaire de fragment d’ADN
• électrophorèse
• hybridation d’acides nucléiques
• FISH
• séquençage ADN Sanger
• Southern Blot, Northern blot
• PCR
• transcriptomique par microdammiers ARN et RNAseq
• CGH array
• CRISPR/Cas9 et édition du génome (très bref)